Polimeros

POLIMEROS

Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de umas, que se obtienen por la repetición de una o más unidades simples llamadas “monómeros”, unidas entre sí mediante enlaces covalentes. Forman largas cadenas que se pueden unir entre sí por fuerzas de Van der Waals o puentes de hidrógeno.

• Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas.

• En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases

• Se define grado de polimerización al número de veces que se repite el monómero para formar la macromolécula, en valor promedio.

Grados de polimerización muy bajos → se obtienen líquidos a temperatura ambiente (aceites sintéticos y ceras)

Grados de polimerización superiores → el producto será normalmente un sólido a temperatura ambiente, aumentando progresivamente su temperatura de fusión, hasta llegar a tamaños donde este valor se estabiliza y es característico de cada polímero

Los polímeros provienen mayoritariamente del petróleo (mezcla de hidrocarburos). Un 4% de la producción anual de petróleo se convierte en plásticos, después de un proceso de cracking y reforming se tienen moléculas simples o monómeros como etileno, benceno, etc.

Se pueden clasificar según diversos criterios:

Según su origen:

• Naturales: Caucho, polisacáridos (celulosa, almidón), proteínas, ácidos nucleicos...

• Artificiales: Plásticos, fibras textiles sintéticas, poliuretano, baquelita...

Según su composición:

• Homopolímeros: Un sólo monómero.

• Heteropolímeros: Varios monómeros. Si son dos se llaman copolímeros.

Según su estructura:

• Lineales: Los monómeros se unen por dos sitios (cabeza y cola)

• Ramificados: Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios.

Por su comportamiento ante el calor:

• Termoplásticos: Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar. Se moldean en caliente de forma repetida.

• Termoestables: Se reblandecen y moldean en caliente, pero quedan rígidos al ser enfriados por formar nuevos enlaces y no pueden volver a ser moldeados.

2.- TIPOS DE POLIMERIZACIÓN

Existen dos tipos fundamentales de polimerización:

• Adición.

• Condensación

Polietileno ( PE)

Policloruro de vinilo (PVC)

Polímeros de adición Polímeros vinílicos

Poliestireno (PS)

Caucho natural

Poliésteres: PET

Polímeros de condensación

Poliamidas: Nailon

3.- POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN

Al formarse la cadena los monómeros se unen sin perder ningún átomo, por lo que la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.

Los monómeros tienen insaturaciones (dobles o triples enlaces) que pasan a sencillos en el polímero.

CAUCHO NATURAL

El caucho natural es un polímero cuyo monómero es el isopreno (metil-1,3 butadieno). Es un polímero elástico y semisólido, que surge como una emulsión lechosa (conocida como látex) en la savia de varias plantas tropicales (Hevea brasiliensis ....), aunque también puede ser producido sintéticamente.

Usos principales: El caucho es ampliamente utilizado en la fabricación de neumáticos, chupetes, preservativos, guantes, pelotas, artículos impermeables y aislantes, por sus excelentes propiedades de elasticidad y resistencia ante los ácidos y las sustancias alcalinas. Es repelente al agua, aislante de la temperatura y de la electricidad.

El caucho natural suele vulcanizarse, proceso por el cual se calienta y se le añade azufre o selenio, con lo que se logra el enlazamiento de las cadenas elastómeros, para mejorar su resistencia a las variaciones de temperatura y condiciones atmosféricas.

4.- POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN

Se produce por la unión de monómeros con pérdida de una molécula pequeña, por ejemplo agua. Por tanto, la masa molecular del polímero no es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros son mucho más pequeños que los de adición y son heteropolímeros ( copolímeros), ya que los monómeros de partida tienen que ser distintos.

En este proceso la unión química de dos moléculas distintas en proporciónestequiométrica se consiguemediante la formación de una molécula secundaria.

• El producto secundario residual se extrae inmediatamente del polímero para evitar la inhibición del proceso o la aparición de impurezas en los productos finales.

• Al comparar este método con el de adición hay que señalar la ausencia de iniciador, la práctica desaparición de monómeros al iniciarse la polimerización, generándose dímeros, trímeros, etc. y que el final del crecimiento se consigue al añadir moléculas monofuncionales.

Los principales polímeros de condensación son:

POLIÉSTERES

Los poliésteres son unos polímeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal que se repite n veces.

Aplicaciones: fibra textil , envases de licores, de medicamentos y de alimentos, reparación de vasos sanguíneos...

POLIAMIDAS

Son unos polímeros que contienen el grupo funcional amida en su cadena principal que se repite n veces.

Aplicaciones: Forma fibras muy resistentes por lo que se pueden utilizar para telas de paracaídas, sedales, medias, cepillos, cerdas, peines...

Características estructurales y propiedades fundamentales de los polímeros

PESO MOLECULAR

Peso molecular medio de las moléculas de diferente tamaño que mezcladas constituyen el polímero. Se expresa como un PM medio numérico o como un PM medio ponderal El PM medio numérico Mn Es el peso total de todas las moléculas poliméricas contenidas en una muestra, dividido por el número total de moléculas poliméricas en dicha muestra

El PM medio numérico Mn

Es el peso total de todas las moléculas poliméricas contenidas en una muestra, dividido por el número total de moléculas

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